電力設備運行,必須滿足五防要求。五防,通常是指為確保人身安全,對高壓電氣設備應具備五種防誤功能的簡稱,是保障電力安全的重要措施之一。五防具體指:防止誤分、誤合斷路器;防止帶負荷分、合隔離開關;防止帶電掛(合)接地線(接地開關);防止帶地線送電;防止誤入帶電間隔。
防止誤分、誤合斷路器:在開關柜二次電氣控制回路中加裝防跳功能、在緊分按鈕上加裝防誤罩,以防止誤操作。
防止帶負荷分、合隔離開關:在隔離手車上加裝閉鎖電磁鐵,保證當有負載時隔離手車不允許推拉。
防止帶電合接地開關:在開關柜上加裝可靠的機械閉鎖,當斷路器手車在試驗位置時,才允許合接地開關;對于出線柜,為了避免出線側反送電、對于進線柜因接地刀安裝于進線側,所以還需加裝接地刀閉鎖電磁鐵,利用出線側、進線側的帶電顯示來閉鎖接地刀,實現當此處有電時,不允許合接地刀。
防止帶地線送電:在開關柜上加裝可靠的的機械閉鎖,當接地開關在合閘位置時,斷路器手車不允許往工作位置推。如果是進線側帶接地刀時,必需再加裝電氣閉鎖,用接地刀位置接點來鎖上級來電側的開關合閘回路。
防止誤入帶電間隔:在開關柜上加裝可靠的的機械閉鎖,當斷路器手車在試驗位置,接地刀才允許合閘,接地刀合閘后,電纜室的門才允許打開,檢修完成后,電纜室門關上,才允許分接地開關,接地開關分閘了,才允許將斷路器手車往工作位置推。
以上是對開關柜如何滿足五防做了大體的分析,但開關柜方案及具體功能的不同,對于五防閉鎖的解決措施及實施方案的要求也各不相同。下面就以開關柜的各種方案,具體分析其五防閉鎖的解決措施及實施方案:
1.1 出線柜出線側帶接地刀方案
這種方案開關柜有完善、可靠的機械閉鎖,以實現當斷路器處于試驗位置時,才允許合接地刀,當接地刀合閘時,才允許打開后門,打開后門檢修完后,只有將后門關上后,才允許分接地刀。
但是現在國網要求,為了防止出線側反送電的情況,必須加裝接地刀閉鎖電磁鐵,利用出線側帶電顯示+下級反送電側開關分位點(加下級反送電側開關分位點,是為了防止突然斷電又突然送電的情況,就是當突然斷電后,先將下級反送電側開關分閘后,才允許將接地刀合上,如果下級反送電側開關有失壓脫扣功能時,無需加此點),來閉鎖此接地刀,實現出線側有電時也不允許合接地刀。
反之也必須將接地刀位置接點給反送電側送去,閉鎖下級反送電側開關合閘回路,以實現當接地刀合閘時,不允許下級反送電側開關合閘。如圖1。
圖1
1.2 進線柜進線側加接地刀方案
此方案開關柜中也有與第一種方案一樣的機構閉鎖,但是此方案接地刀是加裝在進線側,本柜斷路器無法控制進線側送電,所以也必須加裝接地刀閉鎖電磁鐵,利用進線側帶電顯示+上級進線側開關分位點(加上級進線側開關分位點,是為了防止突然斷電又突然送電的情況,實現當突然斷電后,先將上級進線側開關分閘后,才可將接地刀合上,如果上級進線側開關有失壓脫扣功能時,無需加此點)來閉鎖此接地刀,實現當此進線處有電時,不允許合接地刀。
反之也必須將接地刀位置接點給上級進線側送去,閉鎖上級進線側開關合閘回路,以實現當接地刀合閘時,不允許上級進線側開關合閘。如圖2。
圖2
這種方案沒有手車與接地刀與后門之間的機械閉鎖了,那就必須加裝電氣閉鎖,來實現五防中誤入帶電間隔這條。此方案具體可分為以下幾種:進線柜(無接地刀)、分段斷路器柜、隔離柜、站用變壓器柜、PT柜。
2.1 進線柜(無接地刀)方案
利用本柜手車下口進線側帶電顯示+本柜進線柜手車試驗位置點+上級進線側開關分位點(加本柜手車試驗位置點和上級進線側開關分位點,是為了防止突然斷電又突然送電的情況,實現當突然斷電后,先將本柜手車退出到試驗位置,并將上級進線側開關分閘后,才可將后門打開),來閉鎖后門電磁鎖。
反之后門打開以后,還沒關上之前,是不允許送電的,為了實現這一點,必須給后門安裝門控開關,用其將送電處閉鎖住。對于這種方案,送電處有兩側,一是進線側送電,這一側只能將后門行程開關開點,送去閉鎖上級開關合閘回路,實現當進線柜后門沒關上時,不允許上級開關送電;二是母線側送電,必須將后門行程開關開點,送去閉鎖本進線柜手車閉鎖回路,實現當進線柜后門沒關上時,不允許本進線柜手車往工作位置推。如圖3。
圖3
2.2 分段柜方案
利用斷路器手車下口帶電顯示+本柜手車試驗位置點+隔離柜手車車試驗位置點(加本柜手車和隔離柜手車試驗位置點,是為了防止突然斷電又突然送電的情況,就是當突然送電后,先將本柜手車及隔離柜手車退出到試驗位置后,才可將后門打開),來閉鎖后門電磁鎖。
反之,同上,用后門門控開關接點去閉鎖本柜手車,再用后門門控開關接點+分段柜斷路器分位點(加此點是為了防帶負荷推拉隔離手車)去閉鎖隔離柜手車。這樣才能滿足了防誤要求。如圖4。
圖4
2.3 隔離柜方案
利用隔離車下口帶電顯示+本柜手車試驗位置點+分段柜手車試驗位置點(加本柜手車和分段柜手車試驗位置點,是為了防止突然斷電又突然送電的情況,就是當突然斷電后,先將本柜手車及分段柜手車退出到試驗位置后,才可將后門打開),來閉鎖后門電磁鎖。
反之,同上,用后門門控開關接點去閉鎖本柜手車和分段柜手車。這樣才滿足了防止誤入帶電間隔。對于這種方案還要考慮防止帶負荷推拉隔離手車,為了滿足此條防誤要求,需要在隔離車閉鎖回路中加上分段斷路器分位接點,來一起閉鎖此手車,實現當分段斷路器在合閘位置且本柜后門沒關上時,不允許推拉隔離手車。如圖5。
圖5
2.4 站用變壓器方案
即熔斷器手車+固定式變壓器方案,具體是用本柜手車下口的帶電顯示+本柜手車試驗位置點+變壓器下口開關分位點(加本柜手車試驗位置點和變壓器下口開關分位點是為了防止突然斷電又突然送電的情況,實現當突然斷電后先將本柜手車退出到試驗位置后,才可將后門打開,加變壓器下口開關位點,也是為了防止下口反送電,如果下口不會反送電,此點就可不加),來閉鎖后門電磁鎖。反之,同上,用后門門控開關接點去閉鎖本柜手車。
對于這種方案也要考慮防止帶負荷推拉熔斷器手車,必須在熔斷器手車閉鎖回路加上變壓器下口總開關的閉點,來一起閉鎖此手車,實現當變壓器下口總開關在合閘位置且本柜后門沒關上時,不允許推拉此熔斷器手車。如圖6。
圖6
2.5 PT柜方案
一般有二種方案,一種是單車方案,即熔斷器避雷器手車安裝,PT固定安裝方案;另一種是雙車方案,即一個手車安裝PT及熔斷器,另一手車安裝避雷器方案。兩種方案的閉鎖略有不同。
2.5.1 單車PT柜方案
因后門打開直接可能接觸到的是手車下口,所以利用手車下口的帶電顯示+本柜手車試驗位置點(加本柜手車試驗位置點是為防止突然斷電又突然送電的情況,實現當突然斷電后,先將本柜手車退出到試驗位置后,才允許將后門打開),來閉鎖后門。反之,用后門門控開關接點去閉鎖本柜手車。如圖7。
圖7
2.5.2 雙車PT柜方案
因后門打開直接可能接觸到的是母線側的電壓,所以后門必須用母線側帶電顯示+本段進線柜手車試驗位置點+分段柜手車試驗位置點(加本段進線、分段柜手車試驗位置點是為了防止突然斷電又突然送電的情況,實現當突然斷電后,先將本段進線柜及分段柜手車退出到試驗位置后,才允許將后門打開),來閉鎖后門電磁鎖。反之,用后門門控開關去閉鎖本段進線柜手車及分段柜手車。如圖8。
圖8
因近年來國網項目中對接地手車的普遍應用,這就要求開關柜在原有的五防閉鎖基礎上增加閉鎖,來使產品完全滿足五防要求。現在大多數項目中配有兩種接地手車:一是母線接地手車(PT柜配的上接地車),二是進線接地手車(進線柜配的進線側接地車)。下面就這兩種接地手車的閉鎖回路進行具體分析:
3.1 母線接地手車(PT柜配的上接地車)
此手車的閉鎖,要從以下2點考慮:如圖9。
圖9
1)防止帶電掛(合)接地線(接地開關)
此防誤因無法用純機械閉鎖來實現,只能考慮用電氣閉鎖與機械閉鎖相配合來實現。可以用PT柜中母線側的帶電顯示器+進線柜手車試驗位置接點+隔離柜手車試驗位置接點(加進線柜、隔離柜手車試驗位置接點,是為了防止突然斷電后又突然送電的情況,實現當突然斷電后先將本段進線手車及分段柜手車退到試驗位置以切斷送電處,才允許將接地車推進工位置),來閉鎖接地手車上的閉鎖電磁鐵,以實現當母線上有電時,不允許將接地手車往工作位置推。
2)防止帶地線送電
此防誤也無法用機械閉鎖來實現,需要用接地手車工作位置行程開關,去閉鎖給本段母線送電的進線柜手車及隔離柜手車回路,即當母線接地手車在工作位置時不允許本段進線柜手車及隔離柜手車往工作位置推,用電氣加機構閉鎖來實現此防誤要求。
3.2 進線接地手車(進線柜配的進線側接地車)
此手車的閉鎖,也要從以下2點考慮:如圖10。
圖10
1)防止帶電掛(合)接地線(接地開關)
此防誤因無法用純機械閉鎖來實現,只能考慮用電氣閉鎖與機械閉鎖相配合來實現。可以用進線柜中進線側的帶電顯示器+進線側上級開關接點(加此接點也是為了防止突然斷電又突然送電的情況,就是當突然斷電后先將進線來電側上級開關分閘后,才允許將接地車推進工位置)+后門門控開關(加此點是為了做到后門關上時才允許移動接地手車),來閉鎖接地手車上的閉鎖電磁鐵,以實現當進線側無電、后門關上時,才允許推拉接地手車。
2)防止帶地線送電
這一點也無法用機械閉鎖來實現,可以用接地手車工作位置行程開關,去閉鎖給本進線柜送電的上級開關合閘回路,即當此接地手車在工作位置時,不允許給本進線柜送電,來實現此防誤要求。
此文中各圖紙中接點位置是:手車在試驗位置、斷路器在分閘位置、后門在開啟位置、接地手車在非工作位置時的狀態。
電力運行的安全性,直接關乎操作人員人身安全,并與人民生活息息相關。電力設備能否滿足五防閉鎖要求,是保證電網能否安全運行的必要條件,五防閉鎖首選機械閉鎖,它直觀、可靠,但是卻受到很多因素的限制,比如跨柜之間的閉鎖等等,用機械閉鎖是很難實現的,這時只有增加電氣閉鎖來實現防誤閉鎖的要求。對于電力設備的設計者與制造者來說,責任重大。唯有不斷探索,使我們所設計的產品能夠完全滿足五防的要求,以確保錯綜復雜的電網運行的安全性。
本文編自《電氣技術》,標題為“關于開關柜五防閉鎖的分析及解決方案”,作者為黨麗敏。